AutoclaveALVARADO LUIS ALBERTOGOMEZ HERRERA DAMIAN

HUERTA MOGOLLAN MIGUEL ANGELROSALES OCHOA MIGUEL ANGEL

AUTOCLAVE PARA USO AEROESPACIAL

El curado en autoclave es el método más utilizado en la producción de laminado de

alta calidad dentro de la industria aeroespacial.

¿ QUE ES UN AUTOCLAVE?

EL AUTOCLAVE ES UN RECIPIENTE METALICO DE PAREDES GRUESAS CON UN CIERRE HERMETICO QUE PERMITE TRABAJAR A ALTA PRESIÓN Y CON ALTA TEMPERATURA NORMALMENTE EL AUTOCLAVE ES DE FORMA CILINDRICASU TAMAÑO DEPENDE DE LA APLICACIÓN DEL MISMO .

ELEMENTOS PRINCIPALES DE UN AUTOCLAVE CAMARA

PRESURIZADADISPOSITIVOS DE

CALENTAMIENTO SISTEMA DE

PRESURIZACIÓN DEL GAS

SISTEMA DE APLICACIÓN DEL VACIO

SISTEMAS DE CONTROL DE LOS PARAMETROS DE *

CURADOSOPORTE DE LOS MOLDES PARA SU INTRODUCCION A LA CAMARA

CARACTERISTICAS CAMARA

PRESURIZADA: NORMALMENTE FABRICADA DE ACERO AL CARBONO

ESPESOR DE 150 mm

PARTE CRITICA ES EL CIERRE QUE CONSTA DE TRES ANILLOS DE SEGURIDAD

DISPOSITIVO DE CALENTAMIENTO

COMBUSTION DE GAS PASAN A TRAVES DE UNA BOBINA

ES EL MAS ECONOMICO PERMITE TEMPERATURAS DE HASTA 450°C

RESISTENCIAS ELECTRICAS EN PEQUEÑOS AUTOCLAVES DE HASTA 2 m DE DIAMETRO

SE INSTALA UN VENTILADOR EN UN EXTREMO DE LA CAMARA

V=3 m/s

SISTEMADE PRESURIZADO

SE UTILIZAN 3 TIPOS DE GASES

AIRE : ES EL MAS UTILIZADO A TEMPRERATURAS BAJAS

PELIGROSO A MAS 150°C POR QUE PUEDE PROMOVER LA

COMBUSTIÓN

NITROGENO:INHIBE LA CONBUSTIÓN Y DE DIFUNDE BIEN EN EL AIRE ES CARO POR QUE SE

TIENE QUE MANTENER ALMACENADO

CRIOGENETICAMENTE

DIOXIDO DE CARBONO:

SE ALMACENA EN ESTADO LIQUIDO REFIRGERADO

DESVENTAJAS ALTA DENSIDAD FLUIDEZ Y PELIGRO APRA EL

PERSONAL

SISTEMA DE VACIO.

APLICAMOS EL PROCESO DE LAMINADO POR BOLSA DE VACIO.

EL CUAL HACE LA PRIMAERA COMPACTACIÓN DEL LAMINADO Y SE ELIMINAN LOS COMPONENTES VOLATILES DE LA RESINA PERMITE QUE EL MATERIAL NO ESTE EXPUSTO A LA ATMOSFERA DEL AUTOCLAVE.

Cámara presurizada (espesor=hasta 150mm, 3 anillos de seguridad)

Dispositivos de calentamiento (por combustión de gas, por resistencia eléctrica, ventilador)

Sistema de presurización (aire, nitrógeno, dióxido de carbono)

Sistema de vacío (bolsa de vacío, luego vacío en la cámara. Evolución)

Sistemas de control de los parámetros de curado ( computarizado, historia de la pieza)

Mecanismo de soporte y carga de los moldes en el autoclave (distribución de moldes, preveer perdidas de vacío en las bolsas de vacío, líneas y sensores de vacío, bastidores al interior del autoclave)

Elementos principales de un autoclave

Hay Tres variables no relacionadas a la herramienta :

Incrementar la presión del gas mejora la transferencia de calor por convección.

Incrementar la velocidad del gas mejora la transferencia de calor por convección.

Incrementar la turbulencia del flujo de gas mejora la transferencia de calor por convección.

Herramientas ligeras

Transferencia de calor eficiente (el gas calentado circula debido a ventiladores)

Diseño de herramientas que permitan la circulación del gas calentado alrededor o a través dela misma

Criterios para su uso

Capacidad de fabricar geometrías complejas

Baja porosidad Alto porcentaje de fibra Curado controlado

Capacidad para mantener temperatura uniforme y controlada

Posibilidad tanto de fabricar con tejido, cinta unidireccional y núcleos

Ventajas

Procesos tardadosLimitaciones por tamañoGran costo de adquisición e instalaciónSistema ineficiente de energíaTiempos de calentamiento lentoGradientes térmicos lentosDesperfectos en las bolsas

Desventajas

curado

Curado en dos etapas

MOLDES

POLIMEROS REFORZADOS

Temperaturas altas y medias (180°C)

MATERIALES USADOS EN LA FABRICACIÓN DE MOLDES

METALES

Temperaturas bajas y altas (180°C – 540°C)

GRAFITO Y CERÁMICOS

Temperaturas muy altas (420°C – 900°C)

MATERIALES USADOS EN LA FABRICACIÓN DE MOLDES

ACERO.

CTE: Coefficient of Thermal Expansion

MOLDES MÁS UTILIZADOS EN EL PROCESO DE CURADO EN AUTOCLAVE.

VENTAJAS DESVENTAJAS

Moldeable y soldable Pesado

Buena durabilidad CTE alto

Piezas de buena calidad Baja velocidad de calentamiento en piezas largas

Barato

ALUMINIO.

MOLDES MÁS UTILIZADOS EN EL PROCESO DE CURADO EN AUTOCLAVE.

VENTAJAS DESVENTAJASLigero Difícil de producir piezas

resistentes a la presiónMayor CTE que el aceroMás fácil de maquinar

NÍQUEL ELECTROFORMADO.

CTC: Coefficient of Thermal Conductivity

MOLDES MÁS UTILIZADOS EN EL PROCESO DE CURADO EN AUTOCLAVE.

VENTAJAS DESVENTAJASFormas complejas Utilización de un mandril cuyo

contorno debe ser exactamente igual al de la pieza final

Alto CTCExcelentes velocidades

de calentamiento

CARBÓN/EXPOXY.

MOLDES MÁS UTILIZADOS EN EL PROCESO DE CURADO EN AUTOCLAVE.

VENTAJAS DESVENTAJASSu CTE permite la

fabricación de piezas del mismo material.

Requiere de un patrón o un mandril desde el proceso de “lay-

up” Son ligeros. En ciclos a 180°C, la matriz tiene a

romperse y a generar fugas Buena velocidad de

calentamiento

INVAR/NILO (ALEACIÓN DE ACERO-NIQUEL).

MOLDES MÁS UTILIZADOS EN EL PROCESO DE CURADO EN AUTOCLAVE.

VENTAJAS DESVENTAJASMuy bajo CTE Caro

Baja velocidad de calentamientoDifícil de trabajarlo

Corrección en los moldes.

Corrección en los moldes.

Fuselaje de Learjet 85

Control del Porcentaje Fibra/Resina

La resina viene impregnada Simplifica el proceso Reduce Defectos de Fabricación

Precio Elevado Necesita de almacenaje y

transportación refrigerada (-20°C)

Preimpregnados “Prepreg”

Aplicaciones• Principalmente

Estructural y Aeronáutico

TIPOSBandas

UnidireccionalesLaminas de TejidoHebras

“Tack”Adhesión del

preimpregnado“Flow”

Fluidez de la resina“Gel Time”

Tiempo que tarda la resina en alcanzar su más alta viscosidad

“Drape”Capacidad de ajustarse a

la superficie del molde

Preimpregnados “Prepreg”CARACTERÍSTICAS

Almacenamiento del material preinpregnado

AlmacenamientoETAPAS DE FABRICACIÓN

Al igual que la sala de laminado se mantiene como un "sala limpia," libre de polvo y con temperatura controlada (alrededor de 20° C)  

.

Corte y separado

-Esta operación se realiza en la sala limpia, de forma manual o automática, posicionando una capa directamente sobre la anterior, ya colocada sobre el útil, o bien formando bloques aparte que se colocaran posteriormente sobre el útil, siguiendo las orientaciones requeridas en los planos.

Montaje de telas – Laminado automático

Consideraciones al seleccionar el ciclo de un materialTemperatura InteriorDistribución Uniforme

de la ResinaCurado Completo y

UniformeContenido en Poros

(mas bajo posible)Ciclo CortoAplicación de la Presión

Parámetros del Autoclave

Las telas se colocan secas intercaladas con láminas de resina semi-sólida. Se aplica una bolsa de vacío y se coloca en un horno o autoclave. El calor facilita la fluidez de la resina y el impregnado y luego se realiza el curado bajo la compactación de la bolsa.

Proceso de Curado

Durante el proceso de transformación del material se deben controlar las siguientes condiciones: La correcta consolidación de los

laminados La porosidad del materialLa exotermicidad de la reacción de

curado logrando que la resina cure completamente en todas las partes de las láminas

El tiempo total del proceso mediante la automatización del mismo.

Presión

La presión aplicada (1-10 bar)7 Estructuras Monolíticas3,2 Estructuras

“Sandwich”

Importante el punto de aplicación de la presión en función de las características de la resina (viscosidad y gelificación)

• Ciclo de curado recomendado por el fabricante para el autoclave

• Ciclos de curado del autoclave seguido por postcurado en horno

Glass aluminum-reinforced epoxy

GLARE

Comparación de tiempo del proceso de Autoclave